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喉頭摘出者のための歌唱支援を
目指した電気音声変換法
戸田研究室森川一穂
2017/5/25 喉头摘出者のための歌唱支援を目指した电気音声変换法 1

喉頭摘出者が再び歌えるように！
?発声?歌唱は情報伝達や表現の手段として重要
?喉頭摘出などで声を出せない人が存在
?再び声を出せるようにしたい！
?再び発話を行うための研究は多く存在
?再び歌唱を行うための研究は不十分
?喉頭摘出者の生活の質をより向上させたい！
再び歌唱を行うためのシステムの実現
研究目標

電気式人工喉頭による代替発声法
?喉頭摘出者：通常の発声ができない
?代替発声法の使用
?電気式人工喉頭：声帯に代わる音源
?利点：習得が容易、体への負担小
?欠点：音高の制御が困難、音声が機械的
?歌唱が可能(埋め込まれている曲しか歌えない)
電気式人工喉頭の利点を生かしつつ
欠点を克服することで
いろいろな歌をより自然に歌えるようにしたい
http://www.first-med.co.jp/
products/yourtone.php

本研究の目的
歌唱支援システムの実現を目指し???
電気音声を歌声に
変換するための手法を提案
?``?``?``-``
?``?``?``-``
変換
電気音声歌声

システムの構築に必要な要素
歌唱支援システムの全体像
変換
システム
楽器による演奏
電気音声
歌声歌唱者
(喉頭摘出者)
①より歌声らしい音高の制御と
②より自然な歌声への変換が必要！
歌唱支援システムの構築には???
①?話し声を歌声に変換する手法[Saitou et al., 2008]
②?電気音声の雑音抑圧[Tanaka et al., 2014]
関連研究

①話し声を歌声に変換する手法
楽譜情報
歌声
さいたさいた
話し声
音声分析
同期
?話し声に歌声特有の音響特徴を付与し、歌声を生成
音響特徴
の付与
例：滑らかな変化?ビブラート
楽譜上の音高歌声の音高

②電気音声の雑音抑圧
?漏れた音源が雑音として混入→音質の劣化
?雑音抑圧が必要
スペクトル減算法
雑音が含まれる音声の振幅スペクトルから雑音の
振幅スペクトルを減算することで雑音を抑圧
?電気音声に対しては非常に強力
雑音
電気
音声電気音声の
振幅スペクトル
電気音声の
位相スペクトル
雑音の
振幅スペクトル
減算
雑音が
抑圧された
電気音声
DFT: 離散フーリエ変換
IDFT: 逆離散フーリエ変換
DFT
DFT
IDFT

提案手法
?①歌声らしい音高制御が②自然性を保ちつつ可能
電気
音声
雑音抑圧された
電気音声
雑音
抑圧
歌声特有の
特徴付与
音高情報
歌声
音声
分析
提案する電気音声変換法
①電気音声に歌声特有の特徴を付与
②前処理として電気音声に雑音抑圧を適用
より自然な歌声に変換！

主観評価による有効性の調査
?提案法の有効性を示すために主観評価を実施
?電気音声に対して４種の変換を適用し、比較
?音高情報はMIDIを使用
?評価法：シェッフェの一対比較法
?被験者：10名
変換法変換内容
BASE 音高情報のみ付与
SYS 歌声の特徴付与
SS 雑音抑制、音高情報付与
SYS+SS 雑音抑圧、歌声の特徴付与
MIDIの音高情報
歌声の特徴を
付与した音高
提
案
法

評価結果
?歌声の特徴付与による自然性の改善なし
?通常音声の場合とは大きく異なる結果
通常音声の場合とは異なる変換法が必要
雑音抑圧による歌声の自然性の大きな向上
有意水準1%で有意差あり
有意差なし

まとめと今後の課題
?まとめ
?歌唱支援システムの構築に必要な要素を提示
?喉頭摘出者の歌唱支援のための電気音声変換法を提案
?4種の手法を主観評価実験によって評価
?雑音抑圧による自然性の大きな向上を確認
?通常の音声の場合と異なり、歌声の特徴付与が効果的でない
ことを確認?異なる変換法が必要
?今後の課題
?更なる自然性の向上
?歌声の特徴付与が効果的でない原因を調査
?他の変換法の調査?検討
?リアルタイム化

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